RU2697439C2 - Ceramic rupture domed membrane for pressure control - Google Patents
Ceramic rupture domed membrane for pressure control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697439C2 RU2697439C2 RU2017111796A RU2017111796A RU2697439C2 RU 2697439 C2 RU2697439 C2 RU 2697439C2 RU 2017111796 A RU2017111796 A RU 2017111796A RU 2017111796 A RU2017111796 A RU 2017111796A RU 2697439 C2 RU2697439 C2 RU 2697439C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dome
- shaped membrane
- bursting
- pressure
- domed
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000009172 bursting Effects 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 241001246312 Otis Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/063—Valve or closure with destructible element, e.g. frangible disc
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
- E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/134—Bridging plugs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/10—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
- E21B34/101—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole with means for equalizing fluid pressure above and below the valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
- F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
- F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
- F16K17/1606—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs of the reverse-buckling-type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
- F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
- F16K17/162—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs of the non reverse-buckling-type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
- Safety Valves (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение, в общем, относится к срабатывающему под действием давления клапану или затвору однократного применения, избирательно выдерживающему давление текучей среды с одной стороны устройства, до дистанционного удаления затвора. Указанное получают, выполняя устройство в виде ломкой куполообразной мембраны, которая может выдерживать высокое давление с одной стороны, но должна разрываться под действием высокого давления с другой своей стороны. Разрывная куполообразная мембрана обеспечивает механизм для изоляции скважинной текучей среды под высоким давлением на начальном этапе работ в бурильной колонне в скважине на период времени, который может выбрать бурильщик или оператор, и для удаления затем изоляции при разрушении разрывной куполообразной мембраны дистанционно, с помощью приложения дополнительного давления текучей среды или других сил с поверхности.The present invention, in General, relates to a pressure-activated valve or a single-use valve, selectively withstanding the pressure of the fluid on one side of the device, until the valve is removed remotely. The specified receive, performing the device in the form of a brittle dome-shaped membrane, which can withstand high pressure on the one hand, but must be torn under the action of high pressure on its other side. The bursting dome-shaped membrane provides a mechanism for isolating the borehole fluid under high pressure at the initial stage of work in the drill string in the borehole for a period of time that the driller or operator can select, and then remove the insulation when the bursting-domed membrane is destroyed remotely by applying additional pressure fluid or other forces from the surface.
Данные операции являются полезными в направленных, горизонтальных или наклонно-направленных скважинах во время спускоподъемных операций под давлением, извлечения мостовых пробок или операции разобщения зон в комбинации с пакерами и/или колоннами заканчивания. Куполообразная мембрана данного устройства обеспечивает изоляцию давления для операций, проводимых по вертикали и не по вертикали, при этом открытие можно проводить без тросовой линии, и может применяться в соединении с другим оборудованием, таким как узлы компоновки, которые включают в себя посадку элементов для извлечения или других функций.These operations are useful in directional, horizontal or directional wells during tripping under pressure, extraction of bridge plugs or zone separation operations in combination with packers and / or completion columns. The dome-shaped membrane of this device provides pressure isolation for operations carried out vertically and not vertically, while opening can be carried out without a cable line, and can be used in conjunction with other equipment, such as assembly units, which include fit elements for extraction or other functions.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
В операциях ремонта, заканчивания или техобслуживания в наклонно-направленной скважине в некоторых случаях важно иметь возможность уплотнения колонны насосно-компрессорных труб для изоляции эксплуатационной или другой работающей под избыточным давлением зоны ствола скважины.In repair, completion, or maintenance operations in a directional well, in some cases it is important to be able to seal the tubing string to isolate the wellbore or other overpressure zone of the wellbore.
В прошлом применяли концевые пробки для насосно-компрессорной трубы во время спуска под давлением насосно-компрессорной трубы в такую скважину, пробки обычно представляли собой металлический или алюминиевый диск, прикрепляемый к низу колонны насосно-компрессорных труб для спуска под давлением, и затем выполняли удаление металлического диска из колонны насосно-компрессорных труб на забое или вблизи дна забоя скважины. Пример можно найти в патенте US 244,042, Farrar (1881). Здесь имеется нежелательный эффект оставления металла на дне забоя ствола скважины, который трудно или дорого удалять и который может мешать дальнейшему бурению или другим работам. Данные устройства только спускали в скважину снизу колонны насосно-компрессорных труб.In the past, end plugs were used for a tubing during the descent of a tubing into a borehole under pressure, the plugs were usually a metal or aluminum disk attached to the bottom of the tubing string for pressure drainage, and then metal was removed a disk from the tubing string at the bottom or near the bottom of the bottom of the well. An example can be found in US patent 244,042, Farrar (1881). There is an undesirable effect of leaving metal at the bottom of the bottom of the wellbore, which is difficult or expensive to remove and which may interfere with further drilling or other work. These devices were only lowered into the well from below the tubing string.
Другим механизмом, который можно видеть в некоторых случаях, является применение ниппеля Otis®, состоящего из многочисленных профилей для приема различных закупоривающих устройств, подаваемых в скважину на вспомогательном канате. Данные механизмы обеспечивают одну пробку, и хотя дают возможность откупоривания и повторного закупоривания, ограничены возможностями механизм подачи пробки, то есть, возможны трудности при извлечении канатных пробок из стволов глубоких наклонно-направленных или горизонтальных скважин, и может отсутствовать возможность их спуска под давлением и перестановки при не вертикальной ориентации. Дополнительно, если установка такой пробки не удается во время проведения работ, канатная пробка может становиться разрушительным снарядом, и две канатные пробки не могут быть установлены или могут быть установлены с трудом в процессе или для проведения работ. Аналогично, многопрофильные посадочные ниппели для приема различных пробок производятся под торговой Baker®.Another mechanism that can be seen in some cases is the use of the Otis® nipple, which consists of numerous profiles for receiving various plugging devices fed into the well on an auxiliary cable. These mechanisms provide one plug, and although they make it possible to uncork and re-plug, the plug feeding mechanism is limited, that is, difficulties may arise in removing the plug plugs from the shafts of deep directional or horizontal wells, and it may not be possible to lower them under pressure and relocate at not vertical orientation. Additionally, if the installation of such a cork fails during the work, the cable cork can become a destructive projectile, and two cable corks cannot be installed or can be installed with difficulty in the process or for work. Similarly, multi-profile landing nipples for receiving various plugs are manufactured under the Baker® trade.
Разрывные куполообразной мембраны применяют в сходных ситуациях в скважине. Например, система, обеспечивающая ʺЛомкое уплотнение, работающее под давлениемʺ раскрыта в канадской патентной заявке 2,228,728, Frazier (CAʹ728). В этом случае керамические оболочки с кольцевой посадочной поверхностью и радиальной кривизной предложены, как ломающиеся уплотнения, для включения в состав узла забойной компоновки. В CAʹ728, керамический диск выполнен правильной дугообразной формы (в сечении) для создания максимального сопротивления давлению. CAʹ728 выполнен с возможностью обеспечения прочного барьера давлению текучей среды, но с функциональной возможностью пробивания при оснащении ломающим средством, реализуемым в скважине (таким, как сбрасываемый по насосно-компрессорной трубе стержень). Данное конструктивное решение является неприемлемым, например, в наклонно-направленной или не вертикальной насосно-компрессорной трубе в стволе скважины, поскольку стержень или ломающее средство может терять способность перемещаться под действием только силы тяжести, если не вертикальный участок ствола скважины имеет большую протяженность, или если кривизна наклонно-направленного канала снижает скорость перемещения ломающего инструмента (или ударную силу). Дополнительно, в случае разрыва куполообразных мембран по ʹ728, полученный проход может иметь неправильную форму и дросселировать поток текучей среды в канале насосно-компрессорной трубы, проходящий через остатки куполообразной мембраны. Также, полученные фрагменты могут иметь неправильную форму или быть настолько крупными, что могут создавать помехи работе соединений, бурению или отрицательно влиять на другие скважинные характеристики или операции.Explosive dome-shaped membranes are used in similar situations in the well. For example, a system providing “Unbreakable Pressure Seals” is disclosed in Canadian Patent Application 2,228,728, Frazier (CA-728). In this case, ceramic shells with an annular seating surface and radial curvature are proposed as breaking seals for inclusion in the bottomhole assembly assembly. In CA-728, the ceramic disk is made in the correct arcuate shape (in cross section) to create maximum pressure resistance. CA-728 is configured to provide a strong barrier to fluid pressure, but with punching functionality when equipped with a fracturing agent implemented in a well (such as a rod discharged through a tubing). This design solution is unacceptable, for example, in an inclined or non-vertical tubing in the wellbore, since the rod or breaking tool may lose its ability to move under the action of gravity only, if the vertical section of the wellbore is not long, or if the curvature of the oblique channel reduces the speed of movement of the breaking tool (or impact force). Additionally, in the case of rupture of dome-shaped membranes at 728, the resulting passage may have an irregular shape and throttle the fluid flow in the channel of the tubing passing through the remains of the dome-shaped membrane. Also, the fragments obtained may have an irregular shape or be so large that they can interfere with the operation of the joints, drilling or adversely affect other borehole characteristics or operations.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Для минимизации некоторых проблем уровня техники разрывную куполообразную мембрану данного изобретения изготавливают из ломкого материала со специфической формой купола с умеренным изгибом и с включением элементов по меньшей мере в одной поверхности формы купола, которые направляют и регулируют фрагментацию куполообразной мембраны, когда он разрушается, так, что обломки разрывающейся куполообразной мембраны имеют контролируемый размер и форму, выполненные с возможностью предотвращения закупоривания или застревания в стволе скважины или любом связанным оборудовании. Ломкая куполообразная мембрана может быть выполнена из материала, такого как любая керамика, стекло, литой металл, растворимые вещества или любой подходящий материал, если они не дают реакции с отрицательными последствиями или не взаимодействуют, обуславливая повреждения скважины или связанного оборудования.To minimize some of the problems of the prior art, the bursting dome-shaped membrane of the present invention is made of a brittle material with a specific dome shape with moderate bending and including elements in at least one dome-shaped surface that direct and regulate the fragmentation of the dome-shaped membrane when it breaks, so that fragments of a bursting dome-shaped membrane have a controlled size and shape, made with the possibility of preventing clogging or stuck in the wellbore us or any related equipment. An unbreakable dome-shaped membrane can be made of a material such as any ceramic, glass, cast metal, soluble substances or any suitable material, if they do not react with negative consequences or do not interact, causing damage to the well or related equipment.
В варианте осуществления предложена разрывная куполообразная мембрана для использования в качестве разрушаемого уплотнения для трубопровода, образованного насосно-компрессорной трубой, выполненная из разрушаемого материала, которая включает в себя:In an embodiment, a bursting dome-shaped membrane for use as a destructible seal for a pipe formed by a tubing made of destructible material, which includes:
а. тело круглой формы с сечением куполообразной формы сbut. round-shaped body with a cross-section of a domed shape with
1. выпуклой стороной1. convex side
2. вогнутой стороной2. concave side
3. прикрепленным периферийным опорным кольцом для установке на уплотнении на внутренней стороне насосно-компрессорной трубы или фитинге на насосно-компрессорной трубе;3. attached peripheral support ring for installation on the seal on the inside of the tubing or fitting on the tubing;
b. одну сторону, имеющую совокупность элементов, выполненных в ее поверхности для направления разрушения разрывной куполообразной мембраны;b. one side having a combination of elements made in its surface for the direction of destruction of the bursting dome-shaped membrane;
с. участок тела, образованный между выпуклой стороной и вогнутой стороной, образующий разрушаемую часть, являющийся ломким, выполненный с возможностью выдерживания высокого давления текучей среды, приложенное к выпуклой стороне, и разрушения, когда давление текучей среды, приложенное к вогнутой стороне, превышает некоторое пороговое значение;with. a body portion formed between the convex side and the concave side, forming a destructible portion that is brittle, configured to withstand high pressure of the fluid applied to the convex side, and fracture when the pressure of the fluid applied to the concave side exceeds a certain threshold value;
d. при этом разрушаемая часть при разрушении в результате приложения давления к вогнутой стороне, превышающего пороговое значение, выполнена с возможностью разрушения на заданные фрагменты, образованные по меньшей мере, частично элементами, включенными в ее поверхность;d. wherein the destructible part upon destruction as a result of applying pressure to the concave side exceeding the threshold value is configured to break into predetermined fragments formed at least partially by elements included in its surface;
е. куполообразная мембрана может также разрушаться с применением механических или других сил.e. The domed membrane can also be destroyed using mechanical or other forces.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг. 1 показан общий вид сверху и сбоку разрывной куполообразной мембраны.In FIG. 1 shows a top and side view of a bursting dome-shaped membrane.
На фиг. 2 на виде сбоку разрывной куполообразной мембраны показан вариант осуществления конструкций канавки и упорного выступа.In FIG. 2, a side view of a bursting dome-shaped membrane shows an embodiment of groove and thrust protrusion designs.
На фиг. 3 и 3a показано сечение разрывной куполообразной мембраны фиг. 2 по линии A-A, на фиг. 3a представлена расширенная детальная иллюстрация варианта осуществления конструкций фрезерованной канавки, выполненной концевой сферической фрезой на верхней поверхности разрывной куполообразной мембраны.In FIG. 3 and 3a show a cross section of the bursting dome-shaped membrane of FIG. 2 along line A-A, in FIG. 3a is an expanded detailed illustration of an embodiment of a milled groove structure made by a spherical end mill on the upper surface of a bursting dome-shaped membrane.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Настоящее изобретение предлагает разрывную куполообразную мембрану 100 для использования в качестве разрушаемого уплотнения в узле компоновки (не показано). Разрывная куполообразная мембрана 100 выполнена с наружной периферией, кромка 10 которой вставляется с прилеганием в узел компоновки (не показано) и уплотняется к узлу компоновки, в результате герметизируется внутренний канал трубы текучей среды (не показано), такой как колонна насосно-компрессорных труб для использования в скважине. В общем, данное изобретение предназначено для нефтяной и газовой отрасли, а, более конкретно, для управления давлением при работах, связанных с нефтяными или газовыми скважинами, и, еще конкретнее, наклонно-направленными или не вертикальными скважинами.The present invention provides a bursting dome-
Разрывная куполообразная мембрана 100 выполнена из ломкого материала, такого как керамика. Она имеет куполообразную форму, с углубленной или вогнутой стороной 20 и выпуклой стороной 30. Изгиб вогнутой стороны 20 и выпуклой стороны 30 в варианте осуществления является одинаковым или эквивалентным, что делает толщину криволинейного тела 40 куполообразной мембраны относительно постоянной.The bursting dome-
В зависимости от диаметра разрывной куполообразной мембраны 100 толщина и кривизна тела 40 куполообразной мембраны должна отличаться, вследствие выполнения с возможностью выдерживания давление текучей среды заданного диапазона с одной стороны (приложенного к выпуклой стороне 30) и разрушаться или разрываться при отличающемся, но заданном пороговом значении давления с другой стороны (приложенного к вогнутой стороне 20). Таким образом, может поддерживаться уплотнение, обеспеченное разрывной куполообразной мембраной 100 в узле компоновки, уплотненном к насосно-компрессорной трубе, изолирующее участок насосно-компрессорной трубы от остальной скважины, до приложения к вогнутой стороне 20 разрывной куполообразной мембраны 100 давления, которое выше проектного разрывного давления.Depending on the diameter of the bursting dome-
В предпочтительном варианте осуществления разрывная куполообразная мембрана выполнена с возможностью выдерживания 10000 фунт/кв.дюйм (69 МПа) с выпуклой стороны 30, несущей высокое давление без разрушения, но разрушения или разрыва когда давление на другой (вогнутой) стороне 20 превышает давление на другой (выпуклой) стороне 30 на 10-15% максимального давления, которое выпуклая сторона куполообразной мембраны может выдерживать. В одном варианте осуществления работающая под давлением куполообразная мембрана может выдерживать перепад давления где давление на выпуклый сторон является одинаковым с или на величину до 10000 фунт/кв.дюйм (69 МПа) больше давления на вогнутой стороне перед разрывом, но работающая под давлением куполообразная мембрана разработана такой, что может выдерживать перепад давления в случае, если давление на вогнутой стороне на 1500 фунт/кв.дюйм (10 МПа) больше давления на выпуклой стороне, но должна разрываться если указанный перепад давления превышает 1500 фунт/кв.дюйм (10 МПа) (данные цифры приведены, как пример, и являются аппроксимацией предпочтительного варианта осуществления). Это означает, что если работающая под давлением куполообразная мембрана находится в окружающей среде, герметизируя ствол скважины от пластового давления, составляющего 9000 фунт/кв.дюйм (62 МПа), куполообразная мембрана может быть разорвана при приложении давления текучей среды с оборудования на поверхности, составляющего 10501 фунт/кв.дюйм (70 МПа) или больше (перепад давления больше 1500 фунт/кв.дюйм (10 МПа) под управлением оператора. Аналогично, при опрессовке давлением на выпуклой стороне, составляющим 1000 фунт/кв.дюйм (7 МПа), куполообразная мембрана может быть разорвана при приложении 2501 фунт/кв.дюйм (17 МПа) или больше на вогнутую сторону (перепад больше 1500 фунт/кв.дюйм (10 МПа). Данные примеры показывают, как следует проектировать разрывной перепад давления таким, что имеется небольшой (приблизительно 10-25% от максимального давления, которое выпуклая сторона должна выдерживать) но значимый (такой что уменьшается вероятность случайного разрыва) перепад давления, которое может быть приложено на вогнутую сторону куполообразной мембраны для обеспечения ее разрыва в контролируемом режиме (с помощью регулирования давления текучей среды, приложенного на вогнутую сторону). Таким образом, разрывная куполообразная мембрана может быть преднамеренно разорвана при избирательном приложении давления с поверхности на вогнутую сторону 20 для обеспечения разрушения куполообразной мембраны, разрыва и разрушения ранее образованного уплотнения. Для обеспечения данной характеристической группы показателей работы керамическая разрывная куполообразная мембрана 100 с наружным диаметром 2 3/8ʺ (60 мм) должна иметь толщину стенки 40 куполообразной мембраны приблизительно 0,2575ʺ (7 мм), в которую канавки проходят на 0,075ʺ (2 мм), и линии 70, 90 элемента отформованы или прорезаны в стенке 40 куполообразной мембраны, если фрезеруются, например, то концевой сферической фрезой на 0,030ʺ (1 мм) до глубины около 0,075ʺ (2 мм).In a preferred embodiment, the bursting dome-shaped membrane is capable of withstanding 10,000 psi (69 MPa) from the
Для исключения при разрушении разрывной куполообразной мембраны образования опасных крупных нерегулярных фрагментов материала куполообразной мембраны, которые могут задерживаться в скважинном оборудовании или насосно-компрессорной трубе, закупоривать или повреждать их, особый профиль может быть выполнен на поверхности разрывной куполообразной мембраны 100 в предпочтительном варианте осуществления, профиль может быть выполнен в наружной поверхности выпуклой стороны 30. Профиль 50 может представлять собой симметричную решетку из элементов 60 в наружной поверхности выпуклой стороны 30, или может представлять собой любой подходящий профиль, и может быть выполнен на стадии литья или формования при изготовлении или станочной обработкой или прорезан или выполнен иначе. В варианте осуществления, элементы можно фрезеровать, применяя концевую сферическую фрезу на 0,030ʺ (0,8 мм) с радиусом 0,015ʺ (0,4 мм), или концевую сферическую фрезу на 0,020ʺ (0,5 мм) с радиусом 0,010ʺ (0,3 мм) в профиле решетки из квадратиков с линиями 70 элементов, отнесенными друг от друга приблизительно на 3/16 дюйма (5 мм).In order to prevent the formation of dangerous large irregular fragments of the material of the dome membrane, which may linger in the downhole equipment or tubing, clog or damage them, when a bursting domed membrane is destroyed, a special profile can be made on the surface of the bursting
Линии 70 элементов профиля а 50 в поверхности выпуклой стороны 30 разрывной куполообразной мембраны 100 имеют в предпочтительном варианте осуществления радиус 80 который, также является линией 90 элементов в той-же поверхности 30, причем радиус 80 приблизительно равен или немного меньше внутреннего диаметра узла компоновки (не показано). В предпочтительном варианте осуществления, для использования в колонне насосно-компрессорных труб с наружным диаметром 2 3/8ʺ (60 мм) с уплотнением с внутренним диаметром 2ʺ (51 мм), данный радиус 80 должен быть приблизительно равен 2ʺ (51 мм). Указанное обеспечивает при разрушении разрывной куполообразной мембраны сохранение чистого канала, образованного радиусом 80 линии 90 элемента, когда разрушенные части разрывной куполообразной мембраны разрушены и удалены от уплотнения, оставляя, по существу, проход без препятствий.
Разрывная куполообразная мембрана 100 может иметь проходящую по наружной периферии стенку 95 для прикрепления к узлу компоновки (не показано).The bursting dome-shaped
Вышеописанные варианты осуществления изобретения служат только примерами. Изменения, модификации и вариации специалисты в данной области техники могут реализовать для частных вариантов осуществления, не выходя за рамки объема изобретения, который определен только прилагаемой формулой изобретения.The above embodiments of the invention are only examples. Changes, modifications and variations, those skilled in the art can implement for particular embodiments, without departing from the scope of the invention, which is defined only by the attached claims.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CA2,863,603 | 2014-09-10 | ||
CA2863603A CA2863603C (en) | 2014-09-10 | 2014-09-10 | Dome ceramique de rupture pour regulation de pression |
PCT/CA2015/050873 WO2016037281A1 (en) | 2014-09-10 | 2015-09-10 | Ceramic rupture dome for pressure control |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017111796A3 RU2017111796A3 (en) | 2018-10-10 |
RU2017111796A RU2017111796A (en) | 2018-10-10 |
RU2697439C2 true RU2697439C2 (en) | 2019-08-14 |
Family
ID=52471861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017111796A RU2697439C2 (en) | 2014-09-10 | 2015-09-10 | Ceramic rupture domed membrane for pressure control |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3191682B1 (en) |
CN (1) | CN107148509B (en) |
AU (1) | AU2015316141B2 (en) |
CA (1) | CA2863603C (en) |
RU (1) | RU2697439C2 (en) |
WO (1) | WO2016037281A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2783578C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-11-14 | Александр Васильевич Николаев | Membrane crimping valve, borehole layout and method for valve operation |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2863603C (en) * | 2014-09-10 | 2015-11-03 | Armor Tools International Inc. | Dome ceramique de rupture pour regulation de pression |
US10683728B2 (en) * | 2017-06-27 | 2020-06-16 | Innovex Downhole Solutions, Inc. | Float sub with pressure-frangible plug |
US11396952B2 (en) * | 2017-10-12 | 2022-07-26 | Bs&B Innovations Limited | Rupture disk |
US20190331243A1 (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Coorstek, Inc. | Destructible sealing disk and methods associated therewith |
GB2600846B (en) * | 2019-09-05 | 2023-03-15 | Halliburton Energy Services Inc | A downhole barrier device having a barrier housing and an integrally formed rupture section |
CN112878948A (en) * | 2021-03-23 | 2021-06-01 | 广汉华圣石油装备有限公司 | Rupture disk |
US12031408B2 (en) * | 2021-05-26 | 2024-07-09 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Rupture disk, method and system |
CA3153162A1 (en) | 2022-03-18 | 2023-08-11 | Torsch Inc. | Barrier member |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010068329A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Continental Disc Corporation | Machining score lines in a rupture disc using laser machining |
WO2011041456A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | John Tomasko | Rupture disk |
RU2492318C2 (en) * | 2010-09-08 | 2013-09-10 | Везерфорд/Лэм, Инк. | Method and device to treat borehole with fluid medium (versions) |
US20140083716A1 (en) * | 2010-05-19 | 2014-03-27 | W. Lynn Frazier | Isolation tool |
CA2819681A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-05 | Ncs Oilfield Services Canada Inc. | Casing float tool |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2218539C1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-12-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Destructible cover of launching tube |
US6959828B2 (en) * | 2003-11-13 | 2005-11-01 | Fike Corporation | Non-fragmenting pressure relief apparatus |
US7017767B2 (en) * | 2003-11-13 | 2006-03-28 | Fike Corporation | Non-fragmenting pressure relief apparatus |
US8038024B2 (en) * | 2005-01-14 | 2011-10-18 | Fike Corporation | Holder with V-knife blade for bi-directional rupture disc assembly |
US8333212B2 (en) * | 2008-06-04 | 2012-12-18 | Fike Corporation | Rupture disc with machined line of opening |
EP2776664A4 (en) * | 2011-11-07 | 2016-10-05 | Oklahoma Safety Equipment Company Inc | Pressure relief device, system, and method |
CA2863603C (en) * | 2014-09-10 | 2015-11-03 | Armor Tools International Inc. | Dome ceramique de rupture pour regulation de pression |
-
2014
- 2014-09-10 CA CA2863603A patent/CA2863603C/en active Active
-
2015
- 2015-09-10 AU AU2015316141A patent/AU2015316141B2/en active Active
- 2015-09-10 EP EP15839560.8A patent/EP3191682B1/en active Active
- 2015-09-10 WO PCT/CA2015/050873 patent/WO2016037281A1/en active Application Filing
- 2015-09-10 RU RU2017111796A patent/RU2697439C2/en active
- 2015-09-10 CN CN201580061039.7A patent/CN107148509B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010068329A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Continental Disc Corporation | Machining score lines in a rupture disc using laser machining |
WO2011041456A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | John Tomasko | Rupture disk |
US20140083716A1 (en) * | 2010-05-19 | 2014-03-27 | W. Lynn Frazier | Isolation tool |
RU2492318C2 (en) * | 2010-09-08 | 2013-09-10 | Везерфорд/Лэм, Инк. | Method and device to treat borehole with fluid medium (versions) |
CA2819681A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-05 | Ncs Oilfield Services Canada Inc. | Casing float tool |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2783578C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-11-14 | Александр Васильевич Николаев | Membrane crimping valve, borehole layout and method for valve operation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016037281A1 (en) | 2016-03-17 |
CN107148509B (en) | 2020-02-21 |
AU2015316141B2 (en) | 2018-11-08 |
AU2015316141A1 (en) | 2016-12-22 |
CA2863603C (en) | 2015-11-03 |
CN107148509A (en) | 2017-09-08 |
RU2017111796A3 (en) | 2018-10-10 |
RU2017111796A (en) | 2018-10-10 |
CA2863603A1 (en) | 2015-01-26 |
EP3191682A1 (en) | 2017-07-19 |
EP3191682B1 (en) | 2019-10-16 |
EP3191682A4 (en) | 2018-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2697439C2 (en) | Ceramic rupture domed membrane for pressure control | |
US11697968B2 (en) | Casing float tool | |
CA2944297C (en) | Tubular airlock assembly | |
US10316979B2 (en) | Ceramic rupture dome for pressure control | |
US7513311B2 (en) | Temporary well zone isolation | |
US9291031B2 (en) | Isolation tool | |
CA2711323C (en) | Isolation tool with rupturable disc | |
US10995583B1 (en) | Buoyancy assist tool with debris barrier | |
US20150068730A1 (en) | Breaking of frangible isolation elements | |
US11346171B2 (en) | Downhole apparatus | |
US11230905B2 (en) | Buoyancy assist tool with waffle debris barrier | |
CN217106938U (en) | Bridge plug assembly |